SUS310S vs SUS321: Odabir pravog visoko{2}}nerđajućeg čelika

Pregled: dva različita pristupa visoko{0}}usluzi za visoke temperature

SUS310S (UNS S31008, EN 1.4845) i SUS321 (UNS S32100, EN 1.4541) su austenitni nehrđajući čelici koji se koriste u primjenama na povišenim{6}}temperaturama, ali rješavaju različite probleme. SUS310S je visoko-hrom, visok-nikl otporan na toplinu-proizveden za kontinuiranu otpornost na oksidaciju na veoma visokim temperaturama, obično iznad 900 stepeni. SUS321 je titanijum{15}}stabilizirana klasa zasnovana na 18-8 hrom-nikl sistemu, dizajnirana prvenstveno da spriječi intergranularnu koroziju u zavarenim ili zagrijanim strukturama uz zadržavanje korisne čvrstoće do oko 870 stepeni. Odabir pravog razreda ovisi o maksimalnoj radnoj temperaturi, prisutnosti korozivnih medija i da li će komponenta biti zavarena.

Poređenje hemijskog sastava

Tabela ispod navodi specificirane opsege hemijskog sastava prema JIS G4304 (SUS310S, SUS321) sa ograničenjima titana prema ASTM A240 za odgovarajuće razrede ploča.

Element (težinski%)	SUS310S / UNS S31008	SUS321 / UNS S32100
Karbon, max	0.08	0.08
Silicijum, max	1.50	1.00
Mangan, max	2.00	2.00
Fosfor, max	0.045	0.045
Sumpor, max	0.030	0.030
Chromium	24.00 - 26.00	17.00 - 19.00
Nikl	19.00 - 22.00	9.00 - 12.00
Titanijum	-	5 x (C+N) min, 0,70 max (ASTM A240)
Iron	Balans	Balans

Mehanička svojstva (žareno, minimalne vrijednosti prema ASTM A240)

Nekretnina	SUS310S (A240 310S)	SUS321 (A240 321)
Vlačna čvrstoća, MPa	515	515
Granica tečenja (0,2%), MPa	205	205
Izduženje u 2 in, %	40	40
Tvrdoća, HBW max	217	217

Visoke{0}}performanse

SUS310S: Otpornost na oksidaciju u ekstremnim vrućinama

Visok sadržaj hroma u SUS310S promoviše formiranje guste, samozacjeljujuće ljuske od krom oksida (Cr2O3) koja štiti osnovni metal u oksidirajućoj atmosferi. Njegov visoki sadržaj nikla stabilizira austenitnu strukturu i poboljšava otpornost na puzanje. SUS310S se može koristiti za kontinuirani rad na zraku na temperaturama do oko 1050 stepeni, uz kratkotrajno-izlaganje do oko 1100 stepeni. Iznad otprilike 1000 stepeni, puzanje i ponašanje naprezanja pri lomljenju postaju glavni faktori dizajna.

SUS321: Stabilizirano za zavarene konstrukcije

SUS321 je namenjen za rad do oko 870 stepeni u vazduhu, sa povremenim izlaganjem do oko 925 stepeni. Titanijum se veže sa ugljenikom da bi formirao stabilne titanijum karbide, sprečavajući taloženje hrom karbida na granicama zrna tokom zavarivanja ili zagrevanja. Ovo eliminiše preosjetljivost i intergranularnu koroziju u zoni zahvaćenom toplinom, što SUS321 čini poželjnim razredom za zavarene posude, izduvne razvodnike i dilatacijske spojeve koji se nakon proizvodnje ne mogu žariti otopinom.

Zavarljivost i izrada

Oba tipa se lako zavaruju konvencionalnim procesima kao što su TIG, MIG i SMAW. SUS321 se obično zavari bez termičke obrade nakon -zavarivanja, što je njegova glavna prednost u proizvodnji. SUS310S također dobro zavari, ali zavari velikog-presjeka u teškim komponentama mogu zahtijevati uzimanje u obzir termičkih naprezanja i, u visoko ograničenim spojevima, korištenje odgovarajućeg ili malo više-legiranog punila. Budući da SUS310S ima nižu toplotnu provodljivost od običnih 18-8 razreda, predgrijavanje generalno nije potrebno, ali se preporučuje kontrola temperature međuprolaza.

Tipične primjene

SUS310S: dijelovi peći i cijevi za zračenje, obloge peći, korpe za toplinsku{1}}opremu, komponente gorionika, dijelovi spalionice otpada i druga oprema izložena dugotrajnoj-uslugi oksidacije na visokim temperaturama. SUS321: izduvni sistemi aviona i automobila, izmjenjivači topline, hemijska i petrohemijska procesna oprema, posude pod pritiskom i cijevi za paru gdje zavarena konstrukcija zahtijeva stabilizaciju.

Vodič za odabir: koji razred odabrati

Odaberite SUS310S kada će komponenta raditi kontinuirano iznad 900 stepeni, gdje je otpornost na oksidaciju dominantni zahtjev i atmosfera je pretežno oksidirajuća. Odaberite SUS321 za zavarene komponente koje rade ispod 870 stepeni, posebno u blago korozivnim ili cikličnim uslovima, gdje je prevencija intergranularne korozije u{5}}zonama kritična. Ako servisna temperatura ostane ispod 870 stepeni i cijena je zabrinjavajuća, SUS321 obično nudi niže-rješenje od SUS310S zbog mnogo nižeg sadržaja nikla.

FAQ

P1: Koji razred ima višu kontinuiranu radnu temperaturu?SUS310S. Otporan je na oksidaciju u vazduhu do oko 1050 stepeni neprekidno, dok je SUS321 normalno ograničen na oko 870 stepeni.

P2: Zašto SUS321 sadrži titanijum?Titanijum ima veći afinitet prema ugljeniku od hroma. Formira stabilne titanijum karbide tako da hrom ostaje u čvrstom rastvoru, sprečavajući senzibilizaciju i intergranularnu koroziju nakon zavarivanja ili izlaganja u opsegu od 425-815 stepeni.

P3: Može li SUS321 zamijeniti SUS310S u komponentama peći?Samo ako je radna temperatura ispod oko 870-900 stepeni. Iznad toga, SUS321 pati od brzog skaliranja i gubitka čvrstoće, dok SUS310S ostaje zaštićen svojom ljuskom od krom oksida.

P4: Šta se dešava ako se SUS310S drži u opsegu od 650-900 stepeni?Produženo izlaganje može izazvati sigma fazu, što smanjuje duktilnost i žilavost na sobnoj{0}}temperaturi. Dizajneri bi trebali provjeriti svojstva udara da li će komponenta biti hlađena i ponovo{2}}napregnuta u radu.

P5: Koji je razred bolji za zavarene izduvne sisteme?SUS321, jer titanijumska stabilizacija čuva otpornost na koroziju u zoni -zahvaćenom toplotom bez termičke obrade nakon-zavarivanja, a njena čvrstoća je adekvatna do oko 870 stepeni za tanke-komponente izduvnih gasova.

P6: Zašto je SUS310S skuplji od SUS321?SUS310S sadrži 19-22% nikla naspram 9-12% za SUS321, a nikl je dominantni pokretač troškova legure u austenitnim nerđajućim čelicima.